西安交大創新港15#樓裝配式建造施工技術

王娟莉 呂俊杰 馬航勃 李 濱 萬 銳

陜西建工新型建設有限公司 陜西 西安 710077

1 工程概況

西安交通大學科技創新港15#樓位于陜西省西咸新區科創基地內，是一座多層民用公共建筑，結構體系為框架-剪力墻結構，地下1層，地上3層，建筑層高5.65、5.10 m不等，建筑高度15.90 m，長98.80、寬19.90 m，總建筑面積8 323.76 m2。在主體結構設計時，地上1～3層部分采用裝配整體式框架結構，抗震等級二級，預制的混凝土結構構件有框架柱、框架梁、次梁、疊合板、樓梯。預制構件混凝土強度等級除1～2層柱為C40外，其他均為C35。預制框架柱規格有700 mm×700 mm、800 mm×800 mm；預制框架梁規格有350 mm×650 mm、300 mm×650 mm、400 mm×650 mm；預制次梁規格有200 mm×550 mm等及相應的預制疊合板、預制樓梯，共計362個，單塊構件質量分布在0.88～10.17 t之間。預制框架柱上下之間采用鋼筋套筒灌漿連接，預制框架柱、框架梁、疊合板節點之間采用現澆鋼筋混凝土連接，預制框架梁與預制次梁節點之間采用牛擔板和鋼筋混凝土現澆連接，疊合板上部采用厚80 mm現澆混凝土連接成整體。

2 工程拆分設計關鍵技術

2.1 預制鋼筋混凝土框架柱連接

預制框架柱上下連接是在結構樓板面位置，高于框架柱、框架梁和樓板交接處（圖1），為的是便于施工操作和控制工程質量。本工程預制框架柱連接采用鋼筋套筒灌漿連接形式，選用半灌漿接頭，金屬套筒固定在預制鋼筋混凝土柱豎向受力筋的根部，與下部柱的預留鋼筋正對套接，現場裝配后滿灌水泥基灌漿料結合成整體，起到承力和傳力作用[1-2]。

2.2 預制框架柱與預制框架梁連接

預制框架柱拆分設計時，要考慮構件預制偏差和便于現場框架梁施工裝配等因素，預制高度低于同層框架梁底標高10 mm。框架柱與梁節點要進行鋼筋配筋優化，框架柱的縱向預留鋼筋要盡可能少，可以進行等截面“以粗代細”，縱向受力鋼筋的位置為不均勻排布，為框架梁底筋下落留足空隙。在構件拆分設計時，框架梁外露預留底部鋼筋位置要重新排列，要與預制柱縱向鋼筋留置空隙相匹配，必要時采取并列2排筋的形式。縱向框架梁與橫向框架梁底部外露預留鋼筋在位置和標高上也要進行相互錯位處理（圖2），確保拆分設計的預制梁構件在裝配時位置正確，能下落到位。

圖1 預制框架柱上下連接

圖2 預制框架梁與柱連接

2.3 預制框架梁與預制次梁連接

預制框架梁與預制次梁采用牛擔板連接形式（圖3）。在預制框架梁時，在與次梁交接位置處留出卡槽，上大下小，呈楔形。預制次梁時受力鋼筋收頭，連接預埋預留鋼板。預制框架梁、預制次梁的外露箍筋采取封閉箍形式，在預制構件吊運裝配到位后，再現場穿插梁上部縱向受力鋼筋與預留箍筋、板筋綁扎，澆筑混凝土形成整體。

圖3 預制框架梁與次梁連接

2.4 預制梁與預制疊合板連接

預制疊合板采用單向疊合板，下部預制板厚60 mm，上部現澆混凝土厚80 mm，預制板和頂部現場現澆混凝土共同形成受力整體。預制疊合板與預制梁之間采用密縫連接形式，即預制板要伸進梁構件側邊沿5～10 mm，預留鋼筋伸進現澆混凝土部位形成錨固。預制疊合板之間采用分離式連接形式，即預制板構件相互之間留有5～10 mm通透縫隙，頂部澆筑混凝土后形成密封整體（圖4）。

圖4 預制疊合板分離式連接

2.5 預制樓梯與結構連接

預制樓梯是一次性成品構件，不再做二次粉刷。預制樓梯與框架結構的連接采用鉚接方法。在預制樓梯端部預留有φ50 mm孔洞，在建筑物現澆樓梯梁處有預留錨固鋼筋（圖5），樓梯梁現澆混凝土達到一定的強度后，吊運預制樓梯裝配對孔就位，再灌漿密實孔洞。

圖5 預制樓梯與框架結構連接

3 工程裝配施工關鍵技術

3.1 組織管理

15#樓是西安交大科技創新港的重要配套設施工程，由陜西建工集團有限公司總承包，現場成立了項目總指揮部，下屬分設土建施工項目部、裝配式構件設計項目部、裝配式構件預制運輸項目部、裝配式構件現場裝配項目部、水電安裝施工項目部等。在項目建造方面充分發揮大集團資源的優勢，參與建造的都隸屬陜建集團，是集勘察、設計、預制、運輸、裝配施工于一體的大團隊協作，為裝配式建造施工的順利完成提供了有力保障。

3.2 工序安排

1）區段吊運安裝順序：沿建筑物縱向，從中間向兩端部逐層逐部位吊運、裝配，而后進行連接部位混凝土澆筑。

2）每個樓層預制構件吊運安裝順序：預留鋼筋復核→預制框架柱吊裝→內支撐搭設→預制框架梁吊裝→預制次梁吊裝→預制疊合板吊裝→現澆部位鋼筋綁扎→接槎模板支設加固→水電安裝布設預埋→質量檢查驗收→樓層混凝土澆筑→預制樓梯吊運安裝。

3）主要預制構件柱吊運安裝流程：預留鋼筋復核→彈放控制線→標高測定→放置鋼墊塊→構件吊裝就位→構件安裝校正→連接縫堵塞→灌漿處理。

4）其他預制構件吊運安裝流程：支撐搭設→標高測定→投放控制線→構件吊裝就位→構件安裝校正→連接處鋼筋綁扎→連接處模板支設→水電安裝配合→質量檢查驗收→混凝土澆筑。

3.3 技術控制

3.3.1 BIM技術應用

裝配式建筑施工雖然跟普通建筑施工類同，但是在工程質量和操作精細化、協同作業等方面有更高的要求，因此采用BIM技術進行了建筑模型創建工作。對預制鋼筋混凝土構件創建了族庫（圖6、圖7），也對梁柱復雜的節點連接部位創建了詳細的模型（圖8），搭建裝配了建筑物主體結構模型（圖9），實現了施工可視化交底、施工方案的前期模擬等虛擬化操作，為適應新型裝配式建筑施工、提高工作效率、保證工程質量提供了助推力[3-5]。

圖6 柱構件模型

圖7 梁構件模型

3.3.2 套板定位鋼筋

圖8 梁柱節點模型

圖9 15#樓主體結構模型

預制裝配式框架結構柱豎向鋼筋采用套筒灌漿連接。預制的鋼筋混凝土柱底端預留有套筒孔，為不均勻分布，在預制工廠可以通過模板側向固定定位來制作完成。在施工現場，首次連接框架柱的結構面層預留有鋼筋，四面分布要和預留套筒孔大小、位置、數量一致，預留鋼筋位置準確與否不僅關系到裝配施工的質量，而且影響到安裝拼接工效，為此采用了厚4 mm的套板來定位預留鋼筋（圖10）。在后面的結構板面澆筑混凝土時，也采用此套板來控制預留鋼筋定位。

圖10 套板定位鋼筋示意

3.3.3 構件墊鐵標高

預制的鋼筋混凝土框架柱與結構層連接處一般都留有20 mm左右的空隙，以此來消除構件預制偏差和保證灌漿連通連接。采用厚1 mm、直徑40 mm墊鐵，分別放置在預制柱下4個角，用水準儀找平，以協助調整預制柱的平整度、垂直度和標高（圖11）。

圖11 構件墊鐵標高示意

3.3.4 構件的支撐件

鋼筋混凝土框架預制柱在現場裝配就位后，采用φ80 mm的鋼管分別從相互垂直的2個方向進行斜支撐，斜支撐帶有可調節螺桿和固定件，斜支撐角度控制在45°～60°，轉動可調節螺桿可以微調預制框架柱的垂直度（圖12）。

圖12 構件斜支撐示意

由于工程層高超過5 m，在現場鋼筋混凝土預制梁、疊合板裝配時采用了插扣整體式支撐架，豎向和水平間距1 800 mm。預制梁底支撐體系采用“U”形可調頂托＋“I”鋁合金龍骨＋“L”形定位卡體系，將支撐體系頂部鋁合金龍骨頂面標高調至預制梁底面標高位置。預制疊合板底支撐體系采用“U”形可調頂托＋“I”鋁合金龍骨體系，根據放出的樓板標高線，將支撐體系頂部鋁合金龍骨頂面標高調至預制疊合板底面標高位置（圖13）。

圖13 插扣整體式支撐架示意

3.3.5 套筒灌漿

在預制框架柱吊裝完成固定后，采用專用封邊料對構件接槎處進行封邊處理，保證封堵嚴密、牢固可靠。封邊料凝固后，按照套筒配套的灌漿料產品說明書要求計量灌漿料和水的用量，攪拌均勻并進行流動度檢測，滿足要求后方可灌漿；采用壓力灌漿機從下部灌漿孔進行灌漿，當灌漿料從其余套筒出漿孔流出時，持壓30 s后再用配套橡膠塞封堵；每次灌漿時間必須控制在30 min以內，要準確計量控制，隨拌和隨灌漿。灌漿后24 h內不得對構件造成任何振動或沖擊等影響，在樓面混凝土澆筑后方可安排拆除臨時斜支撐再周轉使用。

3.4 質量驗收

在整個預制構件現場裝配過程中，質量員要隨時跟班檢查，每完成一道工序檢查一次，符合要求才可進行下一道工序，尤其是構件裝配偏差控制和灌漿質量控制。構件裝配嚴格按照相關規程進行偏差控制，切忌偏差累積超標。灌漿過程中要全程錄像，并制作灌漿料抗壓強度試塊。同種直徑鋼筋每工作班留置抗壓試件不得少于1組（每組3個試塊），每樓層取樣不得少于3次，試件規格尺寸采用40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體，抗壓強度檢驗應符合相關規定，滿足設計要求[6]。

4 結語

1）本工程是預制裝配式框架結構在本公司的首次應用，對預制鋼筋混凝土裝配式建筑設計、生產、物流運輸、現場裝配等方面進行了全面的實踐，工程效果表明實踐是成功的。

2）本工程從設計優化、預制生產、運輸安裝、灌漿固定等方面進行了組織管理和技術質量預控，均達到了工程質量標準要求。還對裝配式建筑作業工人進行了技術培訓和優化組合，成效顯著。

3）本工程預制裝配式建筑施工技術研究及應用可為預制鋼筋混凝土框架結構裝配式建筑提供思路和方法，在今后類似工程中可以被借鑒并進一步推廣使用。